LT5498B - Neharmoninių virpesių sužadinimo pjezokeraminiameelemente būdas ir įrenginys jo realizavimui - Google Patents
Neharmoninių virpesių sužadinimo pjezokeraminiameelemente būdas ir įrenginys jo realizavimui Download PDFInfo
- Publication number
- LT5498B LT5498B LT2006069A LT2006069A LT5498B LT 5498 B LT5498 B LT 5498B LT 2006069 A LT2006069 A LT 2006069A LT 2006069 A LT2006069 A LT 2006069A LT 5498 B LT5498 B LT 5498B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- resonant
- piezoceramics
- piezo
- harmonic
- oscillations
- Prior art date
Links
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 230000005284 excitation Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 15
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 claims description 4
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 claims 1
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Išradimas priklauso precizinės mechanikos sričiai, konkrečiai vibracinėms pavaroms. Išradimas gali būti pritaikomas linijiniuose ir rotoriniuose varikliuose, daugelio laisvės laipsnių pozicionavimo ir manipuliavimo įrenginiuose. Pjezokeraminiame elemente žadinami neharmoniniai rezonansiniai virpesiai susideda iš ne mažiau dviejų kartotinio dažnio rezonansinių harmonikų. Virpesius pjezokeraminiame elemente žadina keli kartoninio dažnio harmoniniai elektriniai signalai, kurių dažniai atitinka pjezokeraminio elemento rezonansinius dažnius arba vienas pjūklo formos elektrinis signalas, kurio dažnis atitinka vieną iš pjezokeraminio elemento rezonansinių dažnių. Neharmoninių virpesių sužadinimo įrenginyje pjezokeraminio elemento (1) elektrodai padalinti į nemažiau kaip dvi poras (2, 3), o pjezokeraminis elementas (1) su varomąja grandimi kontaktuoja tiesiogiai per trinčiai atsparius elementus (4).
Description
Išradimas priskiriamas precizinės mechanikos sričiai, konkrečiai vibracinėms pavaroms. Išradimas gali būti pritaikomas linijiniuose ir rotoriniuose varikliuose, daugelio laisvės laipsnių pozicionavimo ir manipuliavimo įrenginiuose,
Yra žinoma precizinė pavara, veikianti neharmoninių virpesių sužadinimo principu, ir susidedanti iš sukamos smeigės, ją sukančių gniaužtų ir juos stumdančio pjezokeraminio vykdiklio. Pjezokeraminis vykdiklis yra žadinamas kintamos įtampos neharmoninių elektriniu signalu. Vykdiklio, o tuo pačiu ir gniaužtų stumdančių smeigę virpesių forma atkartoja elektrinio signalo formą. Kad gniaužtai smeigę suktų viena kryptimi, parenkamas periodinis neharmoninis elektrinis signalas primenantis pjūklo formą (JAV patentas Nr. 5,410,206, 1995).
Yra žinoma pavara su elektromechaniniu keitikliu ir jos valdymo būdas. Pavarą sudaro korpuse įtvirtintas elektromechaninis keitiklis, prie kurio pritvirtinta varančioji grandis, kuri trinties dėka kontaktuoja su varomąja grandimi.
Pavara valdoma sekančiai: generuojami kintamos elektrinės įtampos valdymo impulsai, verčiantys elektromechaninį keitiklį dirbti varomąją grandį varančiame arba trintį tarp varomosios ir varančiosios grandies mažinančiame arba statiniame rėžimuose. Valdymo impulsai turi sinusinę arba stačiakampę formas. Valdymo impulsų trukmė ir amplitudė gali būti keičiama siekiant gauti varomosios grandies pastūmą arba trinties sumažėjimą tarp varomosios ir varančiosios grandžių. Kadangi valdymo impulsai verčia elektromechaninį keitiklį išsiplėsti ir susitraukti skirtingais greičiais, todėl gauname varomosios grandies kryptingą pastūmą (JAV patentas Nr. 6,815,871,2004).
Toks pavaros valdymo būdas nėra efektyvus todėl, kad valdymo impulsai verčia pavarą dirbti nerezonansiniame mažesnių elektromechaninio keitiklio amplitudžių rėžime, kurios sukelia mažesnes varomosios grandies pastūmas.
Išradimo tikslas - padidinti efektyvumą bei greitaeigiškumą.
Išradimo tikslas yra pasiekiamas tuo, kad pjezokeraminiame elemente žadinami neharmoniniai rezonansiniai virpesiai, susidedantys iš ne mažiau dviejų kartotinio dažnio rezonansinių harmonikų. Virpesius pjezokeraminiame elemente žadina keli kartotinio dažnio harmoniniai elektriniai signalai, kurių dažniai atitinka pjezokeraminio elemento rezonansinius dažnius arba vienu pjūklo formos elektriniu signalu, kurio dažnis atitinka vieną iš pjezokeraminio elemento rezonansinių dažnių. Neharmoninių virpesių sužadinimo įrenginyje išradimo tikslas pasiekiamas tuo, kad pjezokeraminio elemento elektrodai padalinti į ne mažiau kaip dvi poras, o pjezokeraminis elementas su varomąja grandimi kontaktuoja tiesiogiai per trinčiai atsparius elementus.
-2Išradimas paaiškintas brėžiniuose.
Brėžinyje 1 pavaizduota neharmoninių virpesių įrenginys, kur δχι, δχ2 pirmosios ir antrosios išilginių virpesių modų santykinės deformacijos x ašies kryptimi, x(t) pjezokerzminio elemento padėties kitimas x ašies atžvilgiu.
Brėžinyje 2 pavaizduotas virpesys, gaunamas susumavus ω ir 2ω dažnio virpesius. 1 ir 2 - sąlyginai lėto ir greito judesio atkarpos.
Brėžinyje 3 pavaizduotas virpesys, gaunamas susumavus ω, 2ω, 3ω, 4ω ir 5ω dažnio virpesius.
Neharmoninių virpesių sužadinimo pjezokeraminiame elemente įrenginį sudaro pjezokeraminis elementas (varomoji grandis) 1, kurio elektrodai padalinti į dvi poras 2 ir 3, prie kurių jungiami kintamos įtampos elektriniai signalai £/,(/) = Uo cos&tf, U2(/) = U0cos(2firf + ę>). Pjezokeraminio elemento galuose gaunami neharmoniniai virpesiai, kurie trinčiai atspariais elementais 4 perduodami į korpusą 5 ir kreipiančiąją 6, prispaustą spyruokle 7.
Būdas realizuojamas sekančiai.
Iš Fuije transformacijų žinome, kad pjūklo formos judesys aprašomas lygtimi:
/(0 = į(_1)*+1|sin(^) *=i λ kur t- laikas, k - sveikas skaičius.
Pjezokeraminio elemento 1 elektrodas perskiriamas į dvi poras 2 ir 3 (brėž. 1). Prie elektrodo 2 prijungiamas elektrinis harmoninis signalas Ui (t), kurio dažnis ω sutampa su pjezokeraminio elemento 1 pirmuoju išilginiu mechaniniu rezonansiniu dažniu. Prie elektrodo 3 prijungiamas 2ω dažnio signalas U2(t), sutampantis su antruoju pjezokeraminio elemento 1 išilginiu mechaniniu rezonansiniu dažniu. Pjezokeraminiame elemente 1 sužadinti rezonansiniai virpesiai sumuojami f (t) = 2sin((a/)-sin(2(yi) ir jo galuose 4 gaunami (brėž.2 ) parodytos formos virpesiai. Varomosios grandies, susidedančios iš korpuso 5 vidinio paviršiaus ir kreipiančiosios 6 paviršiaus, judesys gaunamas pjezokeraminį elementą 1 jo galuose 4 prispaudus prie korpuso 5 ir kreipiančiosios 6 (brėž. 1). Kai pjezokeraminis elementas 1 juda sąlyginai lėtai (brėž. 2, 1 pozicija), trinties jėgos tarp varomosios grandies 1 ir trinčiai atsparių elementų 4 yra didesnės už varomosios grandies 5 inercijos jėgą todėl varomoji grandis 5 yra pastumiama. Kai pjezokeraminis elementas 1 juda sąlyginai greitai (brėž.2, 2 pozicija), trinties jėgos mažesnės už inercijos jėgą tuomet poroje įvyksta praslydimas, išsaugantis ankstesnę pastūmą. Tokius būdu, gaunamas kryptingas žingsninis varomosios grandies 5 judesys. įrenginio reversas gaunamas prijungus pakeistos fazės žadinimo signalą.
Analogiškai pjezokeraminio elemento 1 elektrodą galima suskirstyti į daugiau porų ir papildomai žadinti aukštesnius rezonansinius dažnius. Taip generuojamas virpesys /(0 = 2 sin(69f) - sin(2<y/) + sin(3iy0 - sin(4<yi) + sin(5ey/) yra artimesnis pjūklo formai (brėž. 3) ir gaunama efektyvesnė pavara.
-3Vieną iš elektrodų porų galima žadinti tik vienu pjūklo formos elektriniu signalu, kurio dažnis sutampa su pjezokeraminio elemento 1 pirmuoju išilginiu rezonansiniu dažniu, taip sužadinant visus anksčiau minėtus virpesius (3 brėž.).
Palyginus su prototipu, nauja konstruktyvinių elementų visuma dėka kartotinio dažnio rezonansinių virpesių sumavimo, leidžia sukurti didesnio dydžio amplitudės pjezokeraminiame elemente, tuo pačiu padidina efektyvumą bei greitaeigiškumą gaunant nanometrų eilės skiriamąją gebą.
Claims (4)
- IŠRADIMO APIBRĖŽTIS1. Neharmoninių virpesių sužadinimo pjezokeraminiame elemente būdas, kuriame virpesius žadina kintamos įtampos/srovės elektrinis signalas, besiskiriantis tuo, kad pjezokeraminiame elemente žadinami neharmoniniai virpesiai yra rezonansiniai, susidedantys iš ne mažiau dviejų kartotinio dažnio rezonansinių harmonikų.
- 2. Budas pagal p. 1., besiskiriantis tuo, kad virpesius pjezokeraminiame elemente žadina keliais kartotinio dažnio harmoniniais elektriniais signalais, kurių dažniai atitinka pjezokeraminio elemento rezonansinius dažnius.
- 3. Būdas pagal p. 1,besiskiriantis tuo, kad neharmoninius rezonansinius virpesius pjezokeraminiame elemente žadina vienas pjūklo formos elektrinis signalas, kurio dažnis atitinka vieną iš pjezokeraminio elemento rezonansinių dažnių.
- 4. Neharmoninių virpesių sužadinimo įrenginys susidedantis iš korpuse įtvirtinto pjezokeraminio elemento su elektrodais ir varomosios grandies ,besiskiriantis tuo, kad pjezokeraminio elemento elektrodai padalinti į ne mažiau kaip dvi poras, o pjezokeraminis elementas su varomąja grandimi kontaktuoja tiesiogiai per tričiai atsparius elementus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2006069A LT5498B (lt) | 2006-08-11 | 2006-08-11 | Neharmoninių virpesių sužadinimo pjezokeraminiameelemente būdas ir įrenginys jo realizavimui |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2006069A LT5498B (lt) | 2006-08-11 | 2006-08-11 | Neharmoninių virpesių sužadinimo pjezokeraminiameelemente būdas ir įrenginys jo realizavimui |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2006069A LT2006069A (lt) | 2008-02-25 |
| LT5498B true LT5498B (lt) | 2008-05-26 |
Family
ID=39027431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2006069A LT5498B (lt) | 2006-08-11 | 2006-08-11 | Neharmoninių virpesių sužadinimo pjezokeraminiameelemente būdas ir įrenginys jo realizavimui |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| LT (1) | LT5498B (lt) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5410206A (en) | 1993-04-06 | 1995-04-25 | New Focus, Inc. | Piezoelectric actuator for optical alignment screws |
| US6815871B2 (en) | 2002-07-11 | 2004-11-09 | Minolta Co., Ltd. | Drive mechanism and drive method employing circuit for generating saw-tooth waveform voltage |
-
2006
- 2006-08-11 LT LT2006069A patent/LT5498B/lt not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5410206A (en) | 1993-04-06 | 1995-04-25 | New Focus, Inc. | Piezoelectric actuator for optical alignment screws |
| US6815871B2 (en) | 2002-07-11 | 2004-11-09 | Minolta Co., Ltd. | Drive mechanism and drive method employing circuit for generating saw-tooth waveform voltage |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LT2006069A (lt) | 2008-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100483804B1 (ko) | 압전 선형초음파모터 | |
| WO2005083874A1 (en) | Small piezoelectric or electrostrictive linear motor | |
| JP2011188739A (ja) | ウォーキングアクチュエータ | |
| EP3659250A1 (en) | Method for closed-loop motion control of an ultrasonic motor | |
| US9705425B2 (en) | Piezoelectric linear motor | |
| Liu et al. | A novel plate type linear piezoelectric actuator using dual-frequency drive | |
| JP4637112B2 (ja) | 蠕動電気機械アクチュエータ | |
| JP4814948B2 (ja) | 振動型アクチュエータの制御装置 | |
| KR101225008B1 (ko) | 초음파모터의 압전진동자 | |
| CN109417357B (zh) | 振动波马达及光学设备 | |
| LT5498B (lt) | Neharmoninių virpesių sužadinimo pjezokeraminiameelemente būdas ir įrenginys jo realizavimui | |
| JPH09215349A (ja) | 振動アクチュエータ及びその調整方法 | |
| KR100530867B1 (ko) | 복합 압전선형 초음파모터 | |
| JPS61221584A (ja) | 振動波モ−タの駆動回路 | |
| JPH0965668A (ja) | 振動アクチュエータ及びその調整方法 | |
| JP2023505584A (ja) | 駆動ユニットを動作させる方法および駆動ユニット | |
| JP3406948B2 (ja) | 振動装置 | |
| JP2008294162A (ja) | 弾性表面波アクチュエータ | |
| JP2011045208A (ja) | 超音波モータ | |
| CN101019246A (zh) | 线性超声电动机 | |
| JP2971971B2 (ja) | 超音波アクチュエータ | |
| JPH03124275A (ja) | 平面２自由度アクチュエータ | |
| Wischnewski | Piezoelectric Spindle Drives | |
| Bansevičius et al. | Experimental investigation of dynamics of linear piezoelectric actuator | |
| JP2007336614A (ja) | 振動アクチュエータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9A | Lapsed patents |
Effective date: 20090811 |